南海夏季風(fēng)與我國(guó)華南前汛期降水的關(guān)系

錢(qián)斌瑤+巴馨瑤+丁鶴鳴

摘 要：文章利用1961～2010年華南地區(qū)63個(gè)測(cè)站逐日降水資料和同期NCEP/NCAR逐日再分析格點(diǎn)資料，初步分析了華南前汛期降水與南海夏季風(fēng)建立日期以及季風(fēng)強(qiáng)度之間的關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)華南前汛期降水的多（少），對(duì)南海夏季風(fēng)建立的早（晚）有一定的影響，同時(shí)，南海夏季風(fēng)的強(qiáng)（弱），可以很好的預(yù)報(bào)次年華南前汛期降水的多（少）。

關(guān)鍵詞：南海夏季風(fēng)；華南前汛期；季風(fēng)強(qiáng)度

1 概述

亞洲季風(fēng)存在著兩個(gè)相互獨(dú)立又相互聯(lián)系的子系統(tǒng)，即南亞季風(fēng)和東亞季風(fēng)[1]，朱乾根等[2]進(jìn)一步指出，東亞季風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)存在兩種性質(zhì)不同的季風(fēng)，位于西太平洋副熱帶高壓南側(cè)東風(fēng)氣流之下的南海-西太平洋夏季風(fēng)，屬于熱帶性質(zhì)的季風(fēng)。南海季風(fēng)在亞洲季風(fēng)中爆發(fā)最早，約在每年的5月第4候[2]，而南海夏季風(fēng)的爆發(fā)標(biāo)志著東亞季風(fēng)的到來(lái)和雨季的開(kāi)始。我國(guó)的學(xué)者對(duì)南海夏季風(fēng)的研究從建立時(shí)間、強(qiáng)度指數(shù)、爆發(fā)前后的氣候特征、影響因素及其年際乃至年代際變化作了比較深入的研究，取得了顯著進(jìn)展。

池艷珍、何金海等[4]指出華南地區(qū)受到熱帶季風(fēng)和副熱帶季風(fēng)的共同作用，是我國(guó)雨量最充沛的一個(gè)區(qū)域。平均年雨量最大，暴雨次數(shù)最多，而且雨季汛期也最長(zhǎng)，從4月開(kāi)始直到9月甚至10月才結(jié)束。4～6月華南經(jīng)歷第一個(gè)多雨的時(shí)期（稱(chēng)為前汛期），占全年降水40%～50%或更多，降水集中，造成災(zāi)害程度較嚴(yán)重，故歷來(lái)受到重視。關(guān)于此方面的研究較多，并取得了一定成果[5-6]。華南前汛期降水實(shí)際上可分為前期的鋒面降水和后期的夏季風(fēng)降水[7]，這兩個(gè)時(shí)段的降水其性質(zhì)是不同的。

南海夏季風(fēng)爆發(fā)的早晚、強(qiáng)弱及其活動(dòng)與我國(guó)華南地區(qū)的降水和旱澇情況都有著重要的影響[8]。吳尚森等[9]指出南海夏季風(fēng)強(qiáng)（弱）年，廣東后汛期偏澇（旱），前汛期降水正常或偏旱（正常）。李玉蘭等[10]對(duì)1994年兩廣特大暴雨進(jìn)行了天氣學(xué)分析，也證實(shí)了夏季風(fēng)活動(dòng)對(duì)華南暴雨的影響。本文試圖在前人研究的基礎(chǔ)上，對(duì)近年來(lái)的南海夏季風(fēng)爆發(fā)的早晚和強(qiáng)弱和華南前汛期的旱澇關(guān)系做一個(gè)相關(guān)性的分析。

2 資料方法

2.1 本文使用資料

（1）1961～2010年NCEP/NCAR逐日再分析資料，850hPa的風(fēng)場(chǎng)，500hPa的緯向風(fēng)u，經(jīng)向風(fēng)v，比濕場(chǎng)q，和OLR資料，網(wǎng)格距2.5°×2.5°。為研究華南前汛期降水情況，本文選取105～121°E，20～26°N作為華南區(qū)域，刪除降水不足50a的站點(diǎn)，選取62個(gè)測(cè)站代表華南地區(qū)。

（2）中國(guó)氣象局氣候中心逐日降水資料。

2.2 主要方法

（1）南海夏季風(fēng)建立日期的計(jì)算

采用西南風(fēng)分量和OLR相結(jié)合的方法，規(guī)定一個(gè)南海西南季風(fēng)指數(shù)ISCSMS：

規(guī)定當(dāng)ISCSMS由正值變?yōu)樨?fù)值時(shí)，南海夏季風(fēng)爆發(fā)。

（2）南海夏季風(fēng)強(qiáng)度Is的計(jì)算公式

式中 ，為南海區(qū)域850hPa上月貨季平均風(fēng)在西南方向上的投影。R為月或季平均的OLR值。Vsw和R為月或季的平均值，？滓sw和？滓r為Vsw和R的標(biāo)準(zhǔn)差。Is的物理意義是南海夏季風(fēng)的強(qiáng)弱可以用850hPa西南風(fēng)的大小和對(duì)流強(qiáng)度來(lái)表示。西南風(fēng)越大，OLR值越小，對(duì)流活動(dòng)越強(qiáng)，則南海夏季風(fēng)越強(qiáng)。

（3）判斷旱澇年的指標(biāo)：旱澇Z指數(shù)

由于降水多服從正態(tài)分布，為獲得標(biāo)準(zhǔn)化的正態(tài)分布，各站降水量換算成標(biāo)準(zhǔn)化距平，然后進(jìn)行如下的Z變換：

式中系數(shù)cs為偏態(tài)系數(shù)，？漬i為標(biāo)準(zhǔn)化距平序列。其中cs的計(jì)算方法為，cs=

其中a為起始年，b為終止年，n為年數(shù)。

區(qū)域Z指數(shù)的算法是：第一步將各個(gè)站點(diǎn)4～6月的降水量標(biāo)準(zhǔn)化距平序列進(jìn)行區(qū)域等權(quán)算平均，然后得到這個(gè)區(qū)域4～6月的降水資料序列；第二步對(duì)得到的序列作指數(shù)變換得到該區(qū)域的Z指數(shù)。Z指數(shù)對(duì)應(yīng)的旱澇特征如表1所示。

3 結(jié)果分析

3.1 華南前汛期降水與南海夏季風(fēng)建立日期早晚的關(guān)系

在以往的研究中，確立南海夏季風(fēng)建立日期的方法有很多種，確立的日期也各有差異，本文采取OLR資料計(jì)算南海夏季風(fēng)建立日期，因?yàn)镺LR資料起始于1975年，所以本文直接引用了廣州熱帶海洋氣象研究所1961～1974年的南海季風(fēng)建立日期資料[11]。對(duì)于1975年及以后的的南海夏季風(fēng)建立日期，我們采用吳尚森，梁建茵的研究[12]中所提出的南海西南季風(fēng)指數(shù)來(lái)確定南海季風(fēng)的建立日期，從而確定1961年到2010年的南海夏季風(fēng)建立日期序列的資料。

為了描述華南前汛期降水的多少，我們采用了計(jì)算旱澇指數(shù)Z的方法來(lái)確定。根據(jù)Z指數(shù)的計(jì)算公式，將1961～2010年的旱澇Z指數(shù)逐一計(jì)算出來(lái)。并且參照Z(yǔ)指數(shù)的旱澇等級(jí)劃分表，給出這50年的逐年降水的旱澇等級(jí)。如表2所示。

根據(jù)南海夏季風(fēng)的建立日期和華南前汛期降水的逐年旱澇等級(jí)數(shù)據(jù)，南海夏季風(fēng)建立的平均日期為5月第4候左右，最早建立于4月第5候，最遲的可以達(dá)到6月第2候。因此，我們可以建立南海夏季風(fēng)建立日期和華前汛期降水旱澇等級(jí)之間對(duì)比的關(guān)系圖，如圖1示。

圖中實(shí)線為華南前汛期旱澇等級(jí)指數(shù)1到7一共7個(gè)值，虛線為南海夏季風(fēng)建立日期，從4-5到6-2一共10個(gè)值。

從圖1中我們可以看出，1961～1968，1974～1985年之間以及1994年以后，南海夏季風(fēng)建立日期和華南前汛期降水之間還是存在著反相關(guān)的關(guān)系，基本可以很好的看出華南前汛期降水旱澇等級(jí)對(duì)南海夏季風(fēng)建立日期的影響：即華南前汛期多（少）雨年，南海夏季風(fēng)建立日期偏晚（早）。在選取的50年中，絕大部分年的對(duì)比情況反映了華南前汛期和南海夏季風(fēng)建立日期間存在相反的關(guān)系，將絕大部分年的南海夏季風(fēng)建立日期和華南前汛期之間的相關(guān)關(guān)系作為研究結(jié)果，即華南前汛期降水多（少），大體可以確定南海夏季風(fēng)建立日期的晚（早）。

3.2 華南前汛期降水與南海夏季風(fēng)強(qiáng)度之間的關(guān)系

吳尚森，梁建茵[13]等通過(guò)對(duì)4種南海夏季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)（1951～1998年）進(jìn)行了對(duì)比分析，分析表明，雖然在某些年份存在差異，但在總體變化趨勢(shì)上依然是一致的，并且由其確定的季風(fēng)強(qiáng)弱年也基本相同，由于OLR資料起始于1975年，所以本文中對(duì)于1961～2010年的季風(fēng)強(qiáng)度直接引用其結(jié)果，對(duì)于1975～2010年的南海季風(fēng)強(qiáng)度，我們參照吳尚森等的研究中所設(shè)計(jì)的一個(gè)動(dòng)力學(xué)因子和熱力學(xué)因子相結(jié)合的標(biāo)準(zhǔn)化南海夏季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)Is來(lái)計(jì)算（南海區(qū)域取10～20°N，110～120°E），且判斷南海季風(fēng)強(qiáng)弱的指標(biāo)是：Is≥1.0（≤-1.0）為偏強(qiáng)（偏弱）夏季風(fēng)，得出以下結(jié)果：

1961～2010年這50年內(nèi)，南海夏季風(fēng)強(qiáng)和偏強(qiáng)年為：1961，1967，1972，1974，1976，1981，1984，1985，1986，1990，1994，1997，2005等13年；弱和偏弱年為：1969，1970，1971，1980，1983，1987，1988，1989，1992，1993，1995，1996，1998等13年；正常年為：1962，1963，1964，1965，1966，1968，1973，1975，1977，1978，1979，1982，1991，1999，2000，2001，2002，2003，2004，2006，2007，2008，2009，2010等24年。

利用表1分析中的華南前汛期旱澇指數(shù)表，以及上文中計(jì)算出的對(duì)南海季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)，我們將華南旱澇指數(shù)分3級(jí)，為1級(jí)（偏澇），2級(jí)（正常），3級(jí)（偏旱），南海夏季風(fēng)強(qiáng)度分為3級(jí)，分別是1級(jí)（偏強(qiáng)），2級(jí)（正常），3級(jí)（偏弱），分別將對(duì)應(yīng)的年份劃入對(duì)應(yīng)的分級(jí)中，并作出南海夏季風(fēng)強(qiáng)度等級(jí)序列和同年華南前汛期旱澇等級(jí)序列關(guān)系圖。如圖2所示。

圖2中，實(shí)線為南海夏季風(fēng)強(qiáng)度等級(jí)序列，虛線為華南前汛期旱澇指數(shù)等級(jí)序列。由上圖來(lái)判斷同年的華南前汛期降水和南海季風(fēng)強(qiáng)度之間的關(guān)系，并沒(méi)有太好的相關(guān)性，其之間的相關(guān)關(guān)系并不是很明顯的能夠得到體現(xiàn)。

因此，我們繼續(xù)做出了南海夏季風(fēng)強(qiáng)度等級(jí)和次年的華南前汛期旱澇等級(jí)之間的關(guān)系圖，如圖3所示。

圖3中，實(shí)線為南海夏季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)等級(jí)序列，虛線為次年的華南前汛期旱澇指數(shù)等級(jí)序列，可以看出，相比較圖2而言，圖3很明顯可以看出更好的相關(guān)性。不論是從趨勢(shì)還是從峰谷的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)看，顯然此圖所體現(xiàn)出的相關(guān)性更加明顯。且在13個(gè)南海夏季風(fēng)偏強(qiáng)年中，對(duì)應(yīng)次年華南前汛期偏澇的有6年，占46.1%，在13個(gè)南海夏季風(fēng)偏弱年中，對(duì)應(yīng)次年偏旱的有5年，占了38.5%，在24個(gè)南海夏季風(fēng)正常年中，次年華南前汛期降水正常的有16個(gè)，占了66.7%，以上統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，南海夏季風(fēng)強(qiáng)度和次年華南前汛期降水之間存在著很好的相關(guān)關(guān)系，可以作為次年華南前汛期降水的一個(gè)預(yù)報(bào)因子。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上分析，得出以下結(jié)論：

（1）南海夏季風(fēng)建立日期的早晚，與華南前汛期降水多少之間，存在一定的相關(guān)關(guān)系，華南前汛期降水多（少），南海夏季風(fēng)建立日期偏晚（早）。

（2）南海夏季風(fēng)強(qiáng)度，與次年的華南地區(qū)旱澇情況存在一定關(guān)系，南海季風(fēng)偏強(qiáng)（弱）年，對(duì)應(yīng)次年華南前汛期為偏澇（旱）。

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